Ohjelmistojen mallintaminen, mallinnustekniikat käytännössä

Transkriptio

1 Ohjelmistojen mallintaminen, mallinnustekniikat käytännössä 1

2 Sisältö Oliomenetelmien taustaa Kirjastojärjestelmän käyttötapaukset Kirjastojärjestelmän luokkamalli 2

3 Oliosuuntautunut suunnittelumenetelmä UML tarjoaa joukon kaaviota Standardi ei kuitenkaan neuvo milloin ja miten kaavioita kannattaisi käyttää Vuosien saatossa on kehitetty lukuisia menetelmiä (engl. method) ohjelmistojen kehittämiseen: Miten missäkin ohjelmiston kehittämisen vaiheessa (määrittely, suunnittelu, ohjelmointi, testaus) tulisi edetä Mitä tekniikoita, strategioita, apuvälineitä ja mallinnustekniikoita (esim. UML-kaavioita) tulisi käyttää ohjelmiston kehittämisen tukena Miten mallinnustekniikoita kannattaa soveltaa 3

4 Oliomenetelmät Oliomenetelmiä on olemassa lukuisia Varhaisimmat (kehittäjinä mm. Booch, Jacobson, Rumbaugh, Yourdon) luvun vaihteesta Menetelmissä paljon samaa, joitakin vivahdeeroja Melkein kaikki oliomenetelmät sisältävät seuraavat vaiheet Olioanalyysi - määrittelyvaiheen luokkamallin laatiminen Oliosuunnittelu - luokkamallin jalostaminen teknisemmäksi Toteutus olio-ohjelmointikielellä 4

5 Varoituksen sana Oliosuunnittelu on hyvin vaikea aihepiiri Erilaisia lähestymistapoja oliosuunnitteluun on monia Menetelmän käyttökelpoisuus riippuu sovelluskohteesta ja käyttäjästä Mikään menetelmä (esim. vastuupohjainen oliosuunnittelu) ei sovellu kaikkiin tilanteisiin tai kaikille ihmisille Koska asia on laaja, emme voi perehtyä siihen kovin syvällisesti ja jotain mutkia joudutaan oikomaan 5

6 Kirjastoesimerkki Tavoitteena on määritellä ja suunnitella tietojärjestelmä, jonka avulla hallitaan kirjaston lainaustapahtumia. Järjestelmä on alkuvaiheessa tarkoitettu ainoastaan yksittäisen kirjaston käyttöön Järjestelmä toteutetaan ketterien menetelmien hengessä eli iteratiivisesti ensimmäisessä iteraatiossa toteutetaan perustoiminnallisuus, johon jokainen myöhempi iteraatio tuo lisää toiminnallisuutta Järjestelmä saadaan käyttöön jo muutaman iteraation päästä 6

7 Asiakkaan kuvailemia vaatimuksia Kirjasto lainaa alussa vain kirjoja, myöhemmin ehkä muitakin tuotteita, kuten Cd- ja DVD-levyjä Yksittäistä kirjanimikettä voi olla useampia kappaleita Kirjastoon hankitaan uusia kirjoja ja kuluneita tai hävinneitä kirjoja poistetaan Kirjastonhoitaja huolehtii lainojen, varausten ja palautusten kirjaamisesta Kirjastonhoitaja pystyy ylläpitämään tietoa lainaajista sekä nimikkeistä Nimikkeen voi varata jos yhtään kappaletta ei ole paikalla Varaus poistuu lainan yhteydessä tai erikseen peruttaessa Lainaajat voivat selata valikoimaa kirjastossa olevilla päätteillä Kirjauduttuaan omalla kirjastokortin numerolla, on lainaajan myös mahdollista selailla omia lainojaan Järjestelmän on oltava laajennettavissa usean kirjaston laajuiseksi ja mahdollistettava asiakkaiden käytössä olevat lainaus- ja palautusautomaatit 7

8 Käsiteanalyysi - sanasto Tuttuun tapaan alamme etsiä tekstikuvauksesta (joka on tällä kertaa vaatimuslista) luokkakandidaatteja Kaikki luokkakandidaatiksi valitut termit eivät ole merkitykseltään aivan itsestäänselviä Usein on hyödyllistä laatia sanasto, jossa käsitteiden merkityksiä tarkennetaan Seuraavassa osa kirjastojärjestelmän sanastosta 8

9 Osa sanastosta Nimike Samaa kirjaa voi kirjastossa olla useita kappaleita. Nimikkeellä tarkoitetaan tietoja yhden nimisestä kirjasta Eli esim. varaus kohdistuu tiettyyn nimikkeeseen, josta lainaaja saa itselleen tietyn kirjan Kirja Hyllyssä sijaitseva "fyysinen" kirja, jonka asiakas lainaa. Jokaisella yksittäisellä kirjalla on todennäköisesti yksikäsitteinen tunniste, joka erottaa sen muista saman nimikkeen kirjoista 9

10 Kirjastonhoitaja Sanasto jatkuu Järjestelmän käyttäjä, tekee lainat, varaukset ja palautukset Laina Lainaus kohdistuu tiettyyn fyysiseen kirjaan Varaus Tiettyyn nimikkeeseen kohdistuva varaus Lainaaja Kirjaston asiakas, hoitaa lainauksen kirjastohoitajan kautta, mutta voi käyttää joitakin järjestelmän palveluja päätteen tai automaatin avulla. Pääte Mahdollistaa asiakkaalle nimikekokoelman selailun ja rekisteröityneille asiakkaille omien lainojen selailun Automaatti Tulevaisuudessa asiakas voi suorittaa lainauksen ja palautuksen suoraan automaatin avulla 10

11 Käyttötapaukset Vaikka sanasto sisältääkin käytännössä kaikki luokkakandidaatit, ennen luokkamallin tekemistä määrittelemme järjestelmän käyttötapaukset Järjestelmän käyttäjät ovat selvästi (?) kirjastonhoitaja ja lainaaja Järjestelmän käyttötapauksiksi tunnistetaan seuraavat Lainaa kirja, Palauta kirja, Varaa nimike, Poista varaus, Lisää nimike, Päivitä/poista nimike, Lisää kirja, Poista kirja, Lisää lainaaja, Päivitä/poista lainaajatiedot, Selaa valikoimaa, Rekisteröidy 11

12 Käyttötapauskaavio 12

13 Vaatimusmäärittely, ensimmäinen iteraatio Valitaan ensimmäisessä iteraatiossa toteutettavaksi seuraavat käyttötapaukset: Lainaa kirja, Palauta kirja, Lisää nimike, Lisää kirja, Lisää lainaaja Ensimmäiseen iteraatioon kannattaa yleensä valita toteutettavaksi järjestelmän ydintoiminnallisuus Näin asiakas näkee jo varhaisessa vaiheessa eteneekö järjestelmän kehitys oikeaan suuntaan Seuraavaksi tarkennetaan iteraatioon valitut käyttötapaukset Yhden iteraation aikana ei ole välttämätöntä toteuttaa käyttötapauksien toimintaa täydessä laajuudessaan Seuraavassa määritellään käyttötapauksesta perustoiminnallisuus, jota myöhemmissä iteraatioissa todennäköisesti tarkennetaan ja laajennetaan 13

14 Käyttötapauskaavio, 1. iteraatiossa 14

15 15

16 16

17 17

18 18

19 19

20 Muista vaatimuksista Käyttötapaukset ovat yksi tapa kuvata järjestelmän toiminnallisia vaatimuksia (engl. functional reguirements) Kuten luennolla 1 mainittiin, on ohjelmistolla aina myös ei-toiminnallisia (engl. non functional requierements) vaatimuksia, kuten esim. Käytettävyyteen liittyvät vaatimukset Suorituskykyyn liittyvät vaatimukset Toteutusympäristöön liittyvät vaatimukset Lisäksi järjestelmään voi liittyä toiminnallisuutta, joka ei liity erityisesti mihinkään käyttötapaukseen Kaikki tapahtumat tallennetaan lokiin 20

21 Sovelluksen kohdealueen luokkamalli Tutkimalla muutaman sivun takaista sanastoa sekä viittä ensimmäistä käyttötapausta, päädymme seuraaviin luokkiin: Lainaaja, Kirja, Laina, Nimike, Järjestelmä Luokkamalli perustuu seuraaviin havaintoihin: Järjestelmä pitää kirjaa sekä lainaajista että lainattavissa olevista nimikkeistä. Yksittäistä nimikettä kohti on useita kirjoja Yhdellä lainaajalla saattaa olla yhtä aikaa useita lainoja Laina kohdistuu aina tiettyyn kirjaan Kirja ei välttämättä ole lainassa, mutta jos kirja on lainassa, liittyy se kerrallaan vain yhteen lainaan ja on vain yhdellä lainaajalla kerrallaan. 21

22 Kyseessä kohdealueen luokkamalli Kohdealueen luokkamalli on siis vielä täysin toteutusriippumaton malli, jonka tarkoitus on jäsentää sovellusalueen käsitteistöä ja käsitteiden suhteita. Tässä vaiheessa ei kannata vielä yrittääkään miettiä mitä operaatioita luokilla on Luokat saavat operaatiot kohta alkavassa oliosuunnitteluvaiheessa 22

23 Luokkamalli kaaviona 23

24 Kohti suunnittelua Toimiakseen halutulla tavalla, on järjestelmän tarjottava ne operaatiot, jotka käyttötapausten läpiviemiseen vaaditaan Yksittäisen käyttötapauksen vaatiman toiminnallisuuden toteuttamiseksi järjestelmä joutuu yleensä toteuttamaan muutaman erilaisen yksittäisen operaation Joissain tilanteissa on hyödyllistä dokumentoida tarkasti, mitä yksittäisiä operaatioita käyttötapauksen toiminnallisuuden toteuttamiseksi järjestelmältä vaaditaan 24

25 Järjestelmätason sekvenssikaaviot Dokumentointiin sopivat järjestelmätason sekvenssikaaviot, eli sekvenssikaaviot, joissa koko järjestelmä ajatellaan yhtenä oliona Näin siis saadaan selkeästi esille ne yksittäiset toiminnot, joita järjestelmään kohdistetaan sen toiminnan aikana Eli ennen kun etenemme varsinaiseen suunnitteluun, täsmennetään ohjelmalta vaadittava toiminnallisuus esittämällä ensimmäisen iteraatioiden käyttötapauksia vastaavat järjestelmätason sekvenssikaaviot 25

26 Lainaa kirja käyttötapauksen kulku ja sekvenssikaavio 1. Syötetään lainaajan tunniste eli kirjastokortin numero 2. Järjestelmä tunnistaa lainaajan ja tulostaa lainaajan tiedot 3. Syötetään lainattavan kirjan koodi 4. Järjestelmä tunnistaa kirjan ja tulostaa kirjan tiedot 5. Pyydetään järjestelmää rekisteröimään laina 6. Järjestelmä kertoo lainan eräpäivän 26

27 Palauta kirja käyttötapauksen kulku ja sekvenssikaavio 1. Syötetään palautettavan kirjan koodi 2. Järjestelmä tunnistaa kirjan ja tulostaa sen tiedot 3. Merkitään kirja palautetuksi 27

28 Lisää lainaaja käyttötapauksen sekvenssikaavio 1. Kirjataan järjestelmään uuden lainaajan tiedot 2. Järjestelmä palauttaa uuden lainaajan tiedot, erityisesti lainaajanumeron, joka toimii lainaajan yksikäsitteisenä tunnisteena 28

29 Lisää nimike käyttötapauksen sekvenssikaavio Pyydetään luomaan uusin nimike annetuilla tiedoilla Järjestelmä tulostaa luodun nimikkeen tiedot 29

30 Lisää kirja käyttötapauksen sekvenssikaavio 1. Syötetään kirjan nimi, kirjoittaja ja ISBNkoodi 2. Järjestelmä tunnistaa kirjaa vastaavan nimikkeen ja tulostaa nimikkeen tiedot 3. Pyydetään uudelle kirjalle yksikäsitteinen tunniste 4. Talletetaan uusi kirja järjestelmään 5. Järjestelmä tulostaa luodun kirjan tiedot 30

31 Järjestelmän tarjoamat operaatiot Järjestelmätason sekvenssikaaviosta näemme selkeästi, mitä kommunikaatiota käyttäjän ja järjestelmän välillä on Erityisesti näemme operaatiot, jotka järjestelmän on suoritettava eri käyttötapauksen aikana Yksittäiset operaatiot on sekvenssikaaviossa nimetty, näin operaatioihin on helpompi viitata kuin käyttötapauksen yksittäisiin askeliin Huomaamme, että samaa operaatiota saatetaan tarvita useampaa käyttötapausta suoritettaessa Pystyäkseen suorittamaan kaikki vaaditut käyttötapaukset, on järjestelmän toteutettava kaikki järjestelmätason sekvenssikaavioissa ilmenevät 31 operaatiot

32 Lista järjestelmän operaatioista lisaanimike(nimi, kirjailija, ISBN) luotunniste(nimike) lisaakirja(tunniste) tunnistakirja(isbn) kirjaalaina(tunniste, koodi) merkitsepalautus(tunniste) lisaalainaaja(nimi, os, sotu) tunnistanimike(isbn) 32

33 Lisää järjestelmän operaatioita lisaanimike(nimi, kirj, ISBN) Luodaan järjestelmään Nimike-olio, jolla attribuutteina parametrina annettuja tietoja vastaavat tiedot Operaatio palauttaa lisätyn nimikkeen tiedot Todellisuudessa nimikkeeseen liittyy paljon muitakin tietoja, esim. aiheluokitus, kustantaja, painovuosi, painos,... tunnistanimike(nimi, kirj, ISBN) Tulostetaan tietoja vastaavaa nimikettä vastaavat tiedot 33

34 Lisää järjestelmän operaatioita luotunniste(nimi, kirj, ISBN) Pyydetään tietoja vastaavan nimikkeen uudelle kirjalle yksikäsitteinen tunnistenumero lisaakirja(nimi, kirj, ISBN, tunniste) Luodaan tietoja vastaavalle nimikkeelle uusi Kirja-olio, jolla attribuuttina parametrina oleva tunniste 34

35 Määrittelystä suunnitteluun Järjestelmätason sekvenssikaaviot siis tuovat selkeästi esiin, mihin toimintoihin järjestelmän on kyettävä toteuttaakseen asiakkaan vaatimukset (jotka siis on kirjattu käyttötapauksina) Sekvenssikaavioista ilmikäyvien operaatioiden voi ajatella muodostavat järjestelmän ulospäin näkyvän rajapinnan Kyseessä ei siis vielä varsinaisesti ole suunnittelutason asia Nyt alkaa kuitenkin konkretisoitua, mitä järjestelmältä tarkalleen ottaen vaaditaan, eli mitä operaatiota järjestelmällä on ja mitä operaatioiden on tarkoitus saada aikaan 35

36 Suunnitteluvaiheesta Kuten muutama sivu sitten mainittiin, saattavat järjestelmän ulospäin näkyvät operaatiot vielä tarkentua nimien ja parametrien osalta tämä ei haittaa sillä on täysin ketterien menetelmien hengen mukaista, että astiat tarkentuvat ja muuttuvat sitä mukaa järjestelmän suunnittelu etenee Olisi tietysti mukavampaa, jos jo määrittelyn tasolla oltaisiin osattu antaa suunnittelutason tiedot jo täysin oikein Tällöin keskityttäisiin kuitenkin väärään asiaan! 36